第三章

了解和熟悉 H A L C O N

汇报人：陈西PPT工作室

走进HALCON

HDevelop组件介绍

图像采集

数据结构

走进 H A L C O N

什么是HALCON？

HALCON是广泛使用的机器视觉软件，用户可以利用其开放

式结构快速开发图像处理和机器视觉软件。HALCON包含了各

类滤波，色彩以及几何，数学转换，形态学计算分析，校正，分

类辨识，形状搜寻等等基本的几何以及影像计算功能。

走进HALCON

HALCON主要有以下三个优点：

（1）HALCON包含了一套交互式的程序设计界面HDevelop，让使用者能在最短的时间里开发出

视觉系统。

（2）HALCON不限制取像设备，可以自行挑选合适的设备。

（3）使用HALCON，在设计人机接口时没有特别的限制，也不必特别的可视化组件，可以完全

使用开发环境下的程序语言，例如visual studio、NET、Mono等等。

HDevelop图形组件

HDevelop预览

HALCON

安装完成后，双击它的执行程序

HDevelop.exe,便进入开发环境界面，整个界面

分为标题栏、菜单栏、工具栏、状态栏和四个活

动界面窗口,一般情况下有四个活动界面窗口分

别是图形窗口、算子窗口、变量窗口和程序窗口,

如左图所示。

注意：如果窗口排列不整齐,则可以点击菜单栏

中的“窗口”→“排列窗口”,重新排列窗口。

HALCON主界面

图形窗口

图形窗口主要显示图像，可以显示处理前

的原始图像，也可以显示处理后的region等，

如左图所示。

图形窗口

算子窗口

算子窗口显示的是算子的重要数据，包含了

所有的参数、各个变量的型态以及参数数值，如

左图所示。

这里会显示参数的默认值以及可以选用的数

值。在图形窗口中，只要键入部分字符串甚至开

头的字母，即可显示所有符合名称的算子供选用。

算子窗口

变量窗口

变量窗口显示了程序在执行时产生的各种

变量，包括图像变量和控制变量，在变量上

用鼠标双击，即可显示变量值，如左图所示。

变量窗口

程序窗口

程序窗口用来显示一个HDevelop程序。

它可以显示整个程序或是某个运算符。窗口

左侧是一些控制程序执行的指示符号。

HDevelop刚启动时，可以看到一个绿色箭

头的程序计数器（Program Counter, PC)、

一个插入符号，还可以设置一个断点

（

breaking point), 窗口右侧显示程序代码，

如左图所示。

程序窗口

软件图像采集

熟悉了HALCON界面之后，接下来就要考虑怎么样进行采集图像。图

像采集是图像处理的基础，采集图像的速度和质量会直接影响后续图像处

理的效率。现在我们来介绍如何获取输入图像。

获取非实时图像

1

、读取单张图像，利用read_image算子进行读取程序如下：

read_image (Image, 'D:/patras.png')

读取整个文件夹的图

像，则可以利用for循

环来实现。

获取非实时图像

2

、利用快捷键

按住CTRL+R打开读取图像对话窗口，在文件名称一栏中选择图像所在的

文件路径，在语句插入位置点击确定，即可获得图像，如下图所示。

使用快捷键获取图像

获取非实时图像

3

、利用采集助手批量读取文件夹下所有图像

点击菜单栏中的“助手”→“打开新的Image Acquisition”，点击“资源”选项卡

下的“选择路径”，如图1所示。点击“代码生成”选项卡下的“插入代码”，如图2

所示。

图1 文件选择路径图

图2 插入代码

获取实时图像

实时图像的HALCON实时图像采集可分为以下三步，如下图所示：

HALCON实时采集图像流程图

在HALCON中，获取实时图像主要有两种方式：

①

②

通过HALCON自带的采集接口获取；

通过相机配套的SDK获取。

数据结构

在研究机器视觉算法之前，我们必须分析机器视觉应用中涉及到的基

本数据结构。因此，本节中我们先介绍一下图像，区域、亚像素轮廓、句

柄以及数组数据结构。

在HALCON中查看图像变量

在HALCON中，把鼠标移动到HALCON变量窗口中的图像变量上会显示图

像变量的类型、通道及尺寸，如下图所示。

图像通道实例

*

读取图像

read_image (Image, 'D:/picture/ship.png')

计算图像通道

count_channels (Image, Num)

循环读取每个通道的图像

for Index := 1 to Num by 1

获取多通道指定图像

*合并通道

compose2 (RedImage, GreenImage,

MultiChannelImage)

*

*向图像附加通道

*

append_channel (MultiChannelImage,

BlueImage, ImageExtended)

程序执行结果如下图所示。

*

access_channel (Image, channel1, Num)

endfor

*分解通道

decompose3 (Image, RedImage, GreenImage,

BlueImage)

Region

Region指图像中的一块区域，在HALCON中可以通过点击工具栏中的“特征检测”，

如图1示。在弹出的对话框中选择region，可以看到region的不同特征属性及相对应的数

值，如图2所示。

（b）

图1

图2

Region

在HALCON中，将Image图像转换成Region区域有以下两种方法：

（

1）可以利用阈值分割threshold算子进行转化。

threshold(Image:Region:MinGray, MaxGray:)

2）使用灰度直方图进行转化，步骤如下：

（

在工具栏中点击“打开灰度直方图”，如下图所示。接着打开使能输出按钮，最后拖动图3.18中的红色竖

线与绿色竖线，点击插入代码即可。

（

b）灰度直方图界面

（

a）灰度直方图图标

阈值分割算子获得区域实例

*

阈值分割图像获得区域

程序如下：

threshold (Aegypt1, Regions, 23, 160)

dev_display ( Regions)

*

关闭窗口

dev_close_window ()

获得图像

read_image (Aegypt1, 'egypt1')

获得图像尺寸

程序执行结果如下图所示：

*

get_image_size (Aegypt1, Width,

Height)

*

打开窗口

dev_open_window (0, 0, Width, Height,

black', WindowHandle)

dev_display (Aegypt1)

（

a）原图

（b）阈值分割图

'

XLD

XLD，亚像素精度轮廓，指图像中某一块区域的轮廓，在HALCON中查看XLD的特

征步骤与查看Region特征的步骤相似。点击工具栏中的“特征检测”→“选择XLD”, 在图形

窗口选择要查看的XLD特征，可看到XLD的特征属性及其相对应的数值，如下图所示。

XLD特征检测

图像转XLD实例

*

关闭窗口

dev_close_window ()

获取图像

read_image (Image, 'fabrik')

打开适应图像大小的窗口

程序执行结果如下图所示：

*

dev_open_window_fit_image (Image, 0, 0, -1, -1,

WindowHandle)

*

提取图像得到亚像素边缘

edges_sub_pix (Image, Edges, 'canny', 2, 12, 22)

显示边缘

dev_display (Edges)

（a）图像

（b）XLD

*

Handle、Tuple

Handle句柄

标识符，是拿来标识对象或者项目的。从数据类型上来看，它只是一个32

位（或64 位）的无符号整数。

Tuple

可以理解为C语言中的数组，数组是编程语言中最常见的一种数据结构，可

用于存储多个数据，每个数组元素存放一个数据，通常可通过数组元素的索引

来访问数组元素，包括为数组元素赋值和取出数组元素的值。C语言中数组的

操作大都可以在Tuple中找到对应的操作。

本章小结

本章简要介绍了HALCON的功能特点及其交互式的编程环境HDevelop

的开发环境。并概述了利用HALCON进行实时采集和离线采集的图像采集

过程。此外，介绍了图像处理过程中的五种常用数据结构，分别是图形

Image、Region、XLD、Handle和Tuple，HALCON数据结构是HALCON

学习的基础，本章节对后续HALCON编程的学习具有重要意义。

习ꢀ题

3

.1 熟悉HALCON的编程环境，并概述HALCON在图像处理应用上的特点。

.2 使用HALCON采集助手读取某一文件夹下的图像。

.3 将一张RGB图像转化为灰度图像。

.4 求Val_mean的值。

Tuple:=[1,2,10]

Tuple[3]=10

T:=Tuple[1,3]

Val_mean:=mean(T)